Bioinspired Photo‐Thermal Catalytic System using Covalent Organic Framework‐based Aerogel for Synchronous Seawater Desalination and H2O2 Production

气凝胶 太阳能 人工光合作用 材料科学 海水淡化 纳米技术 化学工程 催化作用 化学 光催化 有机化学 生物化学 工程类 生态学 生物
作者
Yaning Xu,Shiyan Ai,Tiantian Wu,Chengxu Zhou,Qing Huang,Baiyan Li,Dan Tian,Xian‐He Bu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202421990
摘要

Efficient utilization of solar energy is widely regarded as a crucial solution to addressing the energy crisis and reducing reliance on fossil fuels. Coupling photothermal and photochemical conversion can effectively improve solar energy utilization yet remains challenging. Here, inspired by the photosynthesis system in green plants, we report herein an artificial solar energy converter (ASEC) composed of light‐harvesting units as solar collector and oriented ionic hydrophilic channels as reactors and transporters. Based on such architecture, the obtained ASEC (namely ASEC‐NJFU‐1) can efficiently realize parallel production of freshwater and H2O2 from natural seawater under natural light. The total solar energy conversion (SEC) of ASEC‐NJFU‐1 reaches up to 8047 kJ m‐2 h‐1, corresponding to production rates of freshwater and H2O2 are 3.56 kg m‐2 h‐1 and 19 mM m‐2 h‐1, respectively, which is a record‐high value among all photothermal‐photocatalytic systems reported to date. Mechanism investigation of combining spectrum and experimental studies indicated that the high SEC performance for ASEC‐NJFU‐1 was attributed to the presence of plant bioinspired architecture with carbon nanotubes as solar‐harvestor and COF‐based oriented aerogel as reactors and transporters. Our work thus establishes a novel artificial photosynthesis system for highly efficient solar energy utilization.
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